JP3795785B2 - Multistage telescopic arm hydraulic circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラムシェルバケットを備えたテレスコピックアームを駆動する多段伸縮アームの油圧回路およびテレスコピック式クラムシェル作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、鉄塔の基礎工事や上下水道・ガス・電話などのインフラ工事のための深堀用掘削機としてテレスコピック式クラムシェルが知られている。テレスコピック式クラムシェルは、油圧ショベルのブームに伸縮可能なテレスコピックアームを備え、さらにその先端に開閉可能なクラムシェルバケットを備えている。テレスコピックアームを伸長してクラムシェルバケットを開き、地面に押しつけて食い込ませることにより、土砂をすくい取り掘削を行う。
【0003】
テレスコピックアームは、アウタアーム、インナアーム等の複数段のアームを有しており、アウタアームはブームに揺動可能に取り付けられ、インナアームは、アウタアーム内に出没可能に収容されて複数段の多段伸縮アームを構成している。そして、アウタアームからインナアームを繰り出すことによってテレスコピックアームを伸長させ、クラムシェルバケットを縦穴内に挿入し、縦穴内を掘削した後、インナアームをアウタアーム内に収容してテレスコピックアームを収縮させて、土砂を積んだクラムシェルバケットを地上に引き上げる。
【0004】
テレスコピック式クラムシェルは、テレスコピックアームを地面に対して垂直に伸縮させることができるため、構造物間などの狭地での作業が可能である。また、その作業能率の良さから、都市部での構造物の基礎工事や地下鉄工事などに用いられる機会が多い。しかし、特に都市部で作業を行う場合には短期間で工事を行うことが重要であり、作業量の向上が求められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、テレスコピック式クラムシェルの作業量を向上させるために掘削深さの大きいテレスコピックアームや容量の大きいバケットを採用すると、重量が増大して建設機械本体の安定性が低下し、さらにテレスコピックアームを伸縮させるために油圧シリンダとともに用いられるワイヤロープの寿命の低下を招くという問題がある。また、大型のバケットを使用することによるシリンダ保持圧の増加からポンプ流量が低下し、十分なアームの伸縮スピードが得られない。
【0006】
本発明は、アームの伸縮スピード等を増加させて作業量を向上することのできるテレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アームの油圧回路およびテレスコピック式クラムシェル作業機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による多段伸縮アームの油圧回路は、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、テレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アームを伸縮させる油圧シリンダと、油圧シリンダのロッド室と油圧ポンプとを連通するロッド側管路に設けられ、油圧ポンプから吐出される圧油がロッド室へ流入することを許容し、ロッド室からの圧油が油圧ポンプ側に流出することを禁止する第1のチェック弁と、油圧シリンダのロッド室とボトム室とをカウンタバランス弁を介して連通する短絡回路とを備え、短絡回路のロッド室側の入口が、ロッド室と第1のチェック弁との間のロッド側管路に設けられるとともに、カウンタバランス弁は、少なくともロッド室側からのパイロット圧力に応じて開弁する。そして、ボトム室からロッド室への圧油の流れを許容し、ロッド室からボトム室への圧油の流れを禁止する第2のチェック弁をさらに備え、第2のチェック弁の出口側ポートが、ロッド側ポートと第1のチェック弁との間のロッド側管路に接続されるようにすることにより、上記目的を達成する。
【0008】
カウンタバランス弁は、ロッド室側およびボトム室側からのパイロット圧力に応じて開弁することが望ましい。油圧シリンダの収縮時にカウンタバランス弁を閉じる方向に作用するパイロット圧油をカウンタバランス弁に供給するパイロット管路をさらに備え、パイロット管路の入口を、第1のチェック弁よりも油圧ポンプ側のロッド側管路に設けてもよい。
【0009】
2のチェック弁は、カウンタバランス弁に内蔵されるようにしてもよい。
【0010】
油圧シリンダのロッド室とタンクとを連通するためにロッド側管路から延設されたロッド側分岐管路と、油圧シリンダのボトム室をタンクと連通するためのボトム側追加管路と、ロッド側分岐管路とボトム側追加管路のうちいずれかをタンクと連通するよう切り換える方向切換弁とをさらに備えてもよい。そして、方向切換弁は、油圧シリンダの伸長時および停止時にはロッド側分岐管路をタンクと連通し、ボトム側追加管路をタンクから遮断し、油圧シリンダの収縮時にはボトム側追加管路をタンクと連通し、ロッド側分岐管路をタンクから遮断することが望ましい。
【0011】
さらに、カウンタバランス弁の出口側の短絡回路に、シーケンス弁を設けてもよい。
【0012】
本発明によるテレスコピック式クラムシェル作業機は、テレスコピック式クラムシェル作業機本体に設けられたブームに前記多段伸縮アームを取り付け、その多段伸縮アームの先端にクラムシェルバケットを取り付けてなり、多段伸縮アームを請求項1から請求項のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路で制御することにより、上記目的を達成する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図1は、本発明による多段伸縮アームの油圧回路を搭載した油圧ショベルの全体図である。図2は、本発明の一実施の形態による多段伸縮アームの側面図である。
【0014】
図1,図2に示すように、この油圧ショベルは、下部走行体101と、下部走行体101の上部に旋回可能に連結された上部旋回体102と、上部旋回体102にブームシリンダ110Cによって起伏動可能に取り付けられたブーム110と、ブーム110の先端にアームシリンダ120Cによって揺動可能に取り付けられ、さらに後述する油圧シリンダおよびワイヤロープによって伸縮駆動される多段伸縮アーム120と、多段伸縮アーム120の先端に取り付けられ、油圧装置141によって開閉駆動され、掘削作業を行うクラムシェルバケット140とから構成される。上部旋回体102には、運転室103と、不図示のエンジン、油圧源等を収納した機械室104と、カウンタウエイト105等が設けられている。
【0015】
多段伸縮アーム120は、アウタアーム120oと、セカンドアーム120sと、インナアーム120iとからなる3段構成のテレスコピックアームである。インナアーム120iはセカンドアーム120sの内側に、セカンドアーム120sはアウタアーム120oの内側にそれぞれ伸縮可能に挿入されている。インナアーム120iの先端に取り付けられた一対のブラケット130には、ピン131を介して開閉可能なクラムシェルバケット140が取り付けられる。アウタアーム120oはブーム110に対面する側に一対のブラケット132を備えている。このブラケット132にピン133を挿入することにより、テレスコピックアーム120はブーム110に揺動可能に取り付けられている。
【0016】
インナアーム120iの内部に備えられたアーム伸縮用の油圧シリンダ40は、シリンダチューブがインナアーム120iに支持され、シリンダロッドの先端部分がセカンドアーム120sに支持されている。テレスコピックアーム120は、支持ロープ121、押し込みロープ123をそれぞれ2本ずつ有している。
【0017】
支持ロープ121は、イコライザ装置125を介してアウタアーム120oの一端に接続され、セカンドアーム120sの下端部に取り付けられた引き上げシーブ122を介して、インナアーム120iの上端に接続される。支持ロープ121は、アーム伸縮シリンダ40の伸縮動作に応じてセカンドアーム120sの送り出し・引き上げを行う。押し込みロープ123は、アウタアーム120oの一端に接続され、セカンドアーム120sの上端部に取り付けられた押し込みシーブ124を介してインナアーム120iの上端に接続される。アーム伸縮用の油圧シリンダ40の伸長時には、インナアーム120iの動作に伴って押し込みロープ123が引っ張られるため、押し込みシーブ124を介してセカンドアーム120sが押しつけられる。これにより、クラムシェルバケット140を地面に押しつけるときのテレスコピックアーム120の押し込み力を得ることができる。
【0018】
上述したように、本実施の形態によるテレスコピックアーム120にクラムシェルバケット140を取り付けたテレスコピック式クラムシェル作業機は、アーム伸縮用の油圧シリンダ40と、ワイヤロープ121,123とを併用してテレスコピックアーム120を伸縮させる。
【0019】
テレスコピック式クラムシェルには、主に以下にあげる4つの作業形態がある。
(1)負荷保持:アーム位置合わせや微調整などのときに、アームを任意の位置で止めてバケット位置を固定し負荷(伸縮シリンダ40、セカンドアーム120s、インナアーム120i、およびクラムシェルバケット140の自重)を保持する。
(2)通常伸縮:クラムシェルバケットが空の状態で、アームを縦穴に投入して伸長する。クラムシェルバケットに土砂をすくい取った後、アームを収縮してバケットを引き上げる。
(3)掘削:アーム伸長後、クラムシェルバケットを開いてアーム伸縮シリンダ力によりクラムシェルバケットを地面に押しつけ、バケットに十分な量の土砂をすくい取る。アーム伸縮シリンダ力による押付けの他、ブームシリンダ力によるジャッキアップでの押付けを行うこともできる。
(4)引抜き:掘削後、クラムシェルバケットが地面に吸着することがある。この場合、アーム伸縮シリンダ力、またはブームシリンダ力によってクラムシェルバケットを地面から引き離してから引き上げる。
【0020】
図3に、本発明の一実施の形態による多段伸縮アームの油圧回路を示す。図3に示すように、本発明によるテレスコピックアームの油圧回路は、不図示のエンジンによって駆動される可変容量形のメインポンプ10と、メインポンプ10から吐出される圧油の流れを制御するコントロールバルブ20と、コントロールバルブ20により制御された圧油により駆動されるテレスコピックアーム伸縮用シリンダ40と、テレスコピックアームの伸縮スピードを増幅させるための再生弁ユニット30とを備えている。また、オペレータによる操作ペダル21の操作により切り換わり、伸縮シリンダ40のロッド室40aあるいはボトム室40bをタンク22と連通させる方向切換弁14を備えている。また、伸縮シリンダ40の過負荷状態を防止するため、コントロールバルブ20と伸縮シリンダ40との間には、それぞれボトム側管路15およびロッド側管路16からの分岐管路にオーバーロードリリーフ弁23a、23bを備えている。
【0021】
アーム伸縮シリンダ40のボトム室40bのポートP2、P3には、本体側のコントロールバルブ20と連通する伸長用のボトム側管路15、方向切換弁14を介してボトム室40bとタンク22とを連通する管路13がそれぞれ接続されている。つまり、伸縮シリンダ40の収縮時にボトム室からの戻り圧油がタンク22へ流出するための戻り回路が2系統設けられている。また、ロッド室40aのポートP1には、本体側のコントロールバルブ20と連通する収縮用のロッド側管路16が接続されている。ロッド側管路16には、伸縮シリンダ40の伸長時または停止時にロッド側管路16(後述するチェック弁8とコントロールバルブ20との間)内の圧油をコントロールバルブ20を経ずにタンク22に導くための管路12が設けられている。これらの管路12,13は方向切換弁14に接続され、操作ペダル21の操作によって方向切換弁14の位置が切り換わることにより、いずれかがタンク22と連通される。
【0022】
再生弁ユニット30は、伸縮シリンダ40のボトム室40bとロッド室40aを連通させる短絡回路31と、この短絡回路31に直列に設けられ、所定のパイロット圧力により開弁してロッド室40a側の圧油をボトム室40b側へ流すカウンタバランス弁3、シーケンス弁5と、短絡回路31の入口33よりもコントロールバルブ20側のロッド側管路16に設けられ、コントロールバルブ20から伸縮シリンダ40のロッド室40aへの圧油の流入を許容し、その逆を阻止するチェック弁8と、チェック弁8よりもコントロールバルブ20側のロッド側管路16とボトム側管路15とを連通する管路32と、管路32に設けられるオーバーロードリリーフ弁9とを備える。
【0023】
カウンタバランス弁3およびシーケンス弁5は、ボトム室40b側からロッド室40a側への圧油の流入を許容し、ロッド室40a側からボトム室40b側への圧油の流れを阻止するチェック弁3b、5bをそれぞれ内蔵している。
【0024】
チェック弁8は、コントロールバルブ20から伸縮シリンダ40のロッド室40aへの圧油の流入を許容し、ロッド室40aからコントロールバルブ20への圧油の流入を阻止するもので、短絡回路31の入口33よりもコントロールバルブ20側のロッド側管路16に設けられるから、ロッド室40aから排出される圧油を短絡回路31に確実に流入させることができる。
【0025】
オーバーロードリリーフ弁9は、ボトム側管路15内の圧油の圧力が設定圧力に達すると、その圧油をロッド側管路16へ流出させるものである。
【0026】
ここで、再生弁ユニット30を構成するカウンタバランス弁3について説明する。カウンタバランス弁3は、アーム保持時(停止時)には、負荷の落下(テレスコピックアーム120の伸長)を防止するため、伸縮シリンダ40のロッド室40aに所定の背圧を保持し、アーム伸長時には、ロッド室40aから排出される圧油をボトム室40bに送ることにより、アームの伸長スピードを増加させるものである。
【0027】
このカウンタバランス弁3は、一次側圧力だけでなく二次側圧力も用いて開弁を行う内部・外部パイロット複合型カウンタバランス弁である。このカウンタバランス弁3を、説明のためにシーケンス弁5を省略した図4により説明すると、カウンタバランス弁3は、一次側、つまりロッド側管路16の圧油を、開弁に作用するパイロット圧として導くパイロット管路1と、二次側、つまりボトム側管路15の圧油を、開弁に作用するパイロット圧として導くパイロット管路2と、チェック弁8よりもコントロールバルブ20側のロッド側管路16の圧油を、閉弁に作用するパイロット圧として導くパイロット管路6とにより、パイロット圧油が供給される。パイロット管路1,2からパイロット圧油が供給されるカウンタバランス弁3の受圧部分(パイロット管路1により供給される側をロッド側、パイロット管路2により供給される側をボトム側とする)の面積は、ロッド側よりボトム側の方が大きくなっており、ロッド側管路16が昇圧した場合に、ボトム側管路15の圧力に比べ、小さな圧力で開弁を行うことができる。なお、閉弁に作用する力として上述のパイロット圧の他に、内蔵されるバネによるバネ力が作用する。
【0028】
ここで、例えばカウンタバランス弁3のロッド側とボトム側の受圧面積比を1:2とすると、パイロット管路1により供給されるロッド側の圧力A1と、パイロット管路2により供給されるボトム側の圧力A2、とカウンタバランス弁3のクラッキング圧A3との関係は、以下の(式1)、(式2)で表すように設定される。なお、伸縮シリンダ40のロッド室40aとボトム室40bの受圧面積比を、例えば1:1.98とし、負荷保持圧をBする。
【数1】
A1+(2×A2)=A3 (式1)
【数2】
(1.98×A1)+B=A2 (式2)
(式1)と(式2)より、
【数3】
A2=(A3−B)/3.98 (式3)
【0029】
ボトム室40b側に(式3)を満たすような圧力A2が立つと、カウンタバランス弁3が開弁する。なお、カウンタバランス弁3のクラッキング圧は、安全のためシリンダ最大負荷保持圧以上、さらに、以下の理由によりオーバーロードリリーフ弁23a、23bの設定圧より大きく設定される。
【0030】
例えば、伸縮シリンダ40を最縮長状態まで縮めて、さらにロッド側管路16に圧力を立て続けるとロッド室40aはオーバーロードリリーフ弁23bの設定圧まで上昇する。操作ペダル21を縮み側へ操作し続けている間は、パイロット管路6にもオーバーロードリリーフ弁23bの設定圧が作用するためカウンタバランス弁3は開弁しない。しかし、この状態から操作ペダル21を中立状態に戻すと、チェック弁8の作用により伸縮シリンダ40のロッド室40aとチェック弁8との間にオーバーロードリリーフ弁23bの設定圧が残圧として残り、一方で、チェック弁8よりもコントロールバルブ20側のロッド側管路16は方向切換弁14によりタンク22と連通して大気圧状態となり、パイロット管路6も大気圧状態となる。そのためカウンタバランス弁3は、バネ力のみで伸縮シリンダ40のロッド室40aの残圧に抗し、閉弁状態を保持しなければならない。そして万一、ロッド室40aの残圧がバネ力よりも高ければカウンタバランス弁3が開弁してしまい、操作ペダル21の操作に拘わらず伸縮シリンダ40が伸長してしまうためである。
【0031】
カウンタバランス弁3にはボトム側からロッド側への圧油の流れを許容するチェック弁3bが組み込まれている。押込み作業時には伸縮シリンダ40のボトム室40bに高圧が発生し、座屈安全率が低下するおそれがある。そこで、チェック弁3bによってボトム室40b側の圧油をロッド室40a側へ流出させ、ボトム室40bとロッド室40aの同圧化を図ることにより、座屈安全率の低下を防止する。ボトム室40bとロッド室40aの同圧化により、それぞれの推力は相殺され、伸長側オーバーロードリリーフ弁9の設定圧よりも低い圧力が発生した場合のシリンダ推力に抑えることができる。
【0032】
つぎに、本発明の実施の形態による多段伸縮アームの油圧回路の動作について、作業形態に応じて説明する。
(1)アーム保持時
オペレータによる操作ペダル21の操作がないので、コントロールバルブ20は中立位置のままであり、コントロールバルブ20側から伸縮シリンダ側への圧油の流入は阻止される。
伸縮シリンダ40、セカンドアーム120s、インナアーム120i、およびクラムシェルバケット140の自重により、伸縮シリンダ40にはシリンダを伸長する方向への力が働く。しかし、カウンタバランス弁3のクラッキング圧A3はシリンダ最大負荷保持圧以上に設定されて開弁せず、ロッド室40aからボトム室40bへの圧油の流出はない。さらにはチェック弁8により、ロッド室40aからコントロールバルブ20側への圧油の流出は阻止される。そのため、テレスコピックアーム120およびクラムシェルバケット140を任意の位置で確実に保持できる。
【0033】
(2)アーム伸長時
オペレータにより操作ペダル21がアーム伸長側に操作されると、コントロールバルブ20は位置(a)に切り換えられ、メインポンプ10の圧油が伸長用のボトム側管路15を通って伸縮シリンダ40のボトム室40bに供給される。
メインポンプ10からの圧油は、ボトム側管路15を通ってパイロット管路2にも導かれる。また、ボトム室40bの昇圧により、ロッド室40a側の圧力も上昇し、短絡管路31およびパイロット管路1に圧油が導かれる。上述した(式3)の関係が満たされると、カウンタバランス弁3が開弁する。そして、カウンタバランス弁3の設定圧よりも低く設定されたシーケンス弁5が開弁する。これにより、伸縮シリンダ40のロッド室40aから排出された圧油は短絡管路31を通ってボトム室40bに流入し、シリンダ伸長スピードを増加させる。
【0034】
ここで、操作ペダル21は伸長側に操作されているため、方向切換弁14はバネ力により位置(a)の状態にある。管路12はタンク22に連通してチェック弁8よりもコントロールバルブ20側のロッド側管路16の圧油をタンク22に流出させる。そのため、パイロット管路6に導かれるパイロット圧油の圧力が低くなり、バネ力のみがカウンタバランス弁3を閉じる方向に作用する。その結果、カウンタバランス弁3が開きやすくなる。
【0035】
カウンタバランス弁3の感度が良すぎると、ほんのわずかな圧力変動でも開閉しハンチングを引き起こすことがある。そこで、シーケンス弁5を取り付けることにより、シーケンス弁5が絞りとして働き、ハンチングを防止する。また、シリンダ伸長初期時に発生するハンチングを、パイロット管路2に絞り4を設けてパイロット圧の立ち上がり速度を緩やかにし、これによってカウンタバランス弁3の開口速度を緩やかにすることによって低減している。
【0036】
(3)アーム押込み時
テレスコピックアーム120を伸長させていくと、クラムシェルバケット140の先端は地面に接する。バケット140を地面に押し込むためにオペレータが操作ペダル21を伸長側に操作し続けたり、ブーム110の下げ操作を行うと、ボトム室40bの圧力がさらに上昇してシリンダの座屈を引き起こすおそれがある。
【0037】
そこで、シリンダ伸長時やブーム下げ操作時にクラムシェルバケット140が地面などの障害物に当たった場合には、シリンダの座屈防止のためにボトム室40b側の圧油をロッド室40a側に流出させる。ボトム室40b側の圧油は、シーケンス弁5に内蔵されたチェック弁5bおよびカウンタバランス弁3に内蔵されたチェック弁3bを介してシリンダロッド室40aに流入する。その結果、ロッド室40aとボトム室40bは同圧となり、それぞれの推力が相殺される。つまり、ロッド室40aとボトム室40bの受圧面積比を例えば1:1.98とすると、シリンダ推力をボトム室40b側の圧力による全推力の約1/2の推力に抑えられ、シリンダの座屈を防止することができる。
【0038】
ボトム室40bの圧力がさらに上昇し、オーバーロードリリーフ弁9の設定圧力に達すると、オーバーロードリリーフ弁9が開弁して圧油はコントロールバルブ20側へ流出し、ロッド側管路16、コントロールバルブ20を経てタンクへ導かれる。このとき、操作ペダル21は伸長側に操作されているため(あるいは無操作状態)、方向切換弁14は位置(a)の状態にある。そのため、管路12はタンク22に連通しており、オーバーロードリリーフ弁9を通ってコントロールバルブ20側に流出した圧油は、管路12および方向切換弁14によってもタンク22に導かれる。
【0039】
(4)アーム引抜き時
吸着したクラムシェルバケット140を引き抜くには、テレスコピックアーム120またはブーム110を用いる。ここでは、テレスコピックアーム120を用いてクラムシェルバケット140を引き抜く場合について説明する。
【0040】
クラムシェルバケット140を地面に押しつけて土砂をすくった後、オペレータは操作ペダル21を収縮側に操作する。これにより、コントロールバルブ20は位置(b)に切り換わり、ポンプ10から吐出された圧油が収縮用のロッド側管路16を通って伸縮シリンダ40のロッド室40aに流入する。クラムシェルバケット140が地面に吸着している間は、伸縮シリンダ40の伸縮動作は行われないため、ロッド室40a、カウンタバランス弁3およびチェック弁8によって囲まれた領域は昇圧し続ける。
【0041】
しかし、パイロット管路1,2のパイロット圧油の圧力がカウンタバランス弁3の設定圧A3に達すると、カウンタバランス弁3が開弁する。これに伴って、カウンタバランス弁3よりも低い設定圧に設定されたシーケンス弁5も開弁するので、ロッド室40a側の圧油は短絡回路31を通ってボトム室40b側に流出し、油圧回路を保護することができる。
【0042】
(5)アーム収縮時
アーム引抜き時と同様に、クラムシェルバケット140を引き上げるために操作ペダル21が収縮側に操作されると、コントロールバルブ20は位置(b)に切り換わり、メインポンプ10から吐出された圧油は収縮用のロッド側管路16を通って伸縮シリンダ40のロッド室40a側に流入する。ポンプ10からの圧油は、チェック弁8よりもコントロールバルブ20側に設けられたパイロットラインポート34からパイロット管路6,7にも導かれ、それぞれバネ力とともにカウンタバランス弁3およびシーケンス弁5を開弁させないように作用する。そのため、ロッド側管路16に設けられたチェック弁8を通過した圧油は確実にロッド室40aに供給され、伸縮シリンダ40を収縮させる。
【0043】
このとき、操作ペダル21は収縮側に操作されているため、パイロット圧油が管路11を通って方向切換弁14にも供給される。このパイロット圧油により、方向切換弁14はバネ力に抗して位置(b)に切り換えられる。ロッド側管路16とタンク22とを連通する管路12はブロックされ、管路13がタンク22と連通する。そのため、伸縮シリンダ40が収縮することによりボトム室40bから排出された圧油は、管路13および方向切換弁14を通ってタンクに戻る。さらに、ボトム室40bから排出された圧油は、ボトム側管路15およびコントロールバルブ20を経てタンク22に戻る。このように、ボトム室40b側に管路13と管路15とを設けて2系統化することにより、伸縮シリンダ40収縮時にボトム室40bからタンク22に流出する戻り圧油の流量を増加させ、背圧を低下させることができる。その結果、伸縮シリンダ40の収縮するスピードが増加する。
【0044】
なお、本発明による多段伸縮アームの油圧回路は、上記実施の形態に限定されることなく種々の変更が可能である。上記実施の形態においては、カウンタバランス弁3およびシーケンス弁5は、それぞれチェック弁3b、5bを内蔵したものを用いた。しかし、これらは内蔵されていなくてもよく、例えば短絡回路31よりも伸縮シリンダ40側に、ボトム室40b側からロッド室40a側への圧油の流れを許容するチェック弁を設けてもよい。また、テレスコピックアーム120は、複数段であれば3段構成でなくてもよい。
【0045】
カウンタバランス弁3がパイロット管路1,2からのパイロット圧油により精度よく開閉し、かつハンチング現象を引き起こさないものであれば、絞り4や、絞りの働きをするシーケンス弁5を設けなくてもよい。パイロット管路2に、パイロット管路6またはロッド側管路16に連通するドレン回路を設けて、カウンタバランス弁3によるハンチングを低減させることもできる。
【0046】
上述したように、本発明の実施の形態による多段伸縮アームの油圧回路は、伸縮シリンダ40伸長時に、ロッド室40aからの戻り圧油が短絡管路31に設けられたカウンタバランス弁3とシーケンス弁5を通過してボトム室40bに流入するので、アーム120の伸長スピードを増加させることができる。また、カウンタバランス弁3を、パイロット管路1,2を用いた内部・外部パイロット複合型カウンタバランス弁としたことにより、比較的低い圧力でカウンタバランス弁3が開弁する。その結果、伸縮シリンダ40伸長時の作動圧を低く抑えることができるので、2ポンプ合流により流量を増加し、さらに伸長スピードを上げることもできる。
【0047】
アーム押込み時には、ボトム室40bからの戻り油をチェック弁5b、3bを通ってロッド室40aに流入させ、伸縮シリンダ40のロッド室40aとボトム室40bを同圧化させることにより、伸縮シリンダ40の座屈を防止することができる。
【0048】
さらに、ボトム室40b側の戻り回路が2系統化され、ボトム室40bからの戻り油が2本の管路13,15を通ってタンク22へ抜けるので、伸縮シリンダ40収縮時の背圧の影響を低減することができ、アーム120の収縮スピードを増加させることができる。
【0049】
なお、カウンタバランス弁3およびシーケンス弁5を取り替え可能なカートリッジ弁とすれば、再生弁ユニット30のメンテナンス性を向上させることができる。
【0050】
以上説明した実施の形態と請求項との対応において、管路12がロッド側分岐管路に、管路13がボトム側追加管路に、チェック弁8が第1のチェック弁に、チェック弁3b,5bが第2のチェック弁にそれぞれ対応する。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による多段伸縮アームの油圧回路は、多段伸縮アーム伸縮用の油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと油圧シリンダのロッド室とを連通するロッド側管路に、油圧ポンプ側からロッド室側への圧油の流れを許容し、ロッド室側から油圧ポンプ側への圧油の流れを禁止する第1のチェック弁を設け、油圧シリンダのロッド室とボトム室とを、カウンタバランス弁を設けた短絡回路によって連通させた。これにより、油圧シリンダ伸長時にロッド室から排出された圧油はコントロールバルブ側に流出することなく確実にボトム室に流入し、油圧シリンダ伸長スピードを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による多段伸縮アームの油圧回路を搭載した油圧ショベルの全体図
【図2】 本発明の一実施の形態による多段伸縮アームの側面図
【図3】 図2に示した多段伸縮アームの油圧回路図
【図4】 カウンタバランス弁3の概略図
【符号の説明】
1,2,6,7,11:パイロット管路
3:カウンタバランス弁
5:シーケンス弁
8:チェック弁
9:オーバーロードリリーフ弁
14:方向切換弁
20:コントロールバルブ
30:再生弁ユニット
40:アーム伸縮シリンダ
40a:ロッド室
40b:ボトム室
101:下部走行体
102:上部旋回体
110:ブーム
120:テレスコピックアーム
140:クラムシェルバケット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic circuit of a multistage telescopic arm that drives a telescopic arm including a clamshell bucket and a telescopic clamshell working machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a telescopic clamshell is known as a deep excavator for infrastructure construction such as steel tower foundation work and water and sewage, gas and telephone. The telescopic clamshell includes a telescopic arm that can be expanded and contracted on a boom of a hydraulic excavator, and further includes a clamshell bucket that can be opened and closed at the tip thereof. The telescopic arm is extended, the clamshell bucket is opened, and it is pushed against the ground to scoop up the soil and excavate.
[0003]
The telescopic arm has a multi-stage arm such as an outer arm and an inner arm. The outer arm is swingably attached to the boom, and the inner arm is accommodated in the outer arm so as to be able to appear and retract, and is a multi-stage multi-stage telescopic arm. Is configured. Then, by extending the inner arm from the outer arm, the telescopic arm is extended, the clamshell bucket is inserted into the vertical hole, the inside of the vertical hole is excavated, the inner arm is accommodated in the outer arm, the telescopic arm is contracted, Pull the clamshell bucket loaded with to the ground.
[0004]
The telescopic clamshell can extend and contract the telescopic arm perpendicularly to the ground, so that it can work in narrow spaces such as between structures. In addition, because of its high work efficiency, there are many opportunities for use in the foundation work of structures and subway works in urban areas. However, especially when working in urban areas, it is important to perform construction in a short period of time, and an improvement in the amount of work is required.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a telescopic arm with a large excavation depth or a bucket with a large capacity is used to improve the work volume of the telescopic clamshell, the weight increases, the stability of the construction machine itself decreases, and the telescopic arm expands and contracts. Therefore, there is a problem that the life of the wire rope used together with the hydraulic cylinder is reduced. In addition, the pump flow rate decreases due to an increase in cylinder holding pressure due to the use of a large bucket, and sufficient arm expansion / contraction speed cannot be obtained.
[0006]
An object of the present invention is to provide a hydraulic circuit for a telescopic clamshell multistage telescopic arm and a telescopic clamshell working machine capable of improving the amount of work by increasing the telescopic speed of the arm.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  A hydraulic circuit for a multistage telescopic arm according to the present invention is driven by pressure oil discharged from a hydraulic pump, and communicates a hydraulic cylinder that expands and contracts the multistage telescopic arm of a telescopic clamshell, a rod chamber of the hydraulic cylinder, and a hydraulic pump. A first check valve provided in the rod-side pipe line, which allows pressure oil discharged from the hydraulic pump to flow into the rod chamber and prohibits pressure oil from the rod chamber from flowing out to the hydraulic pump side; A short circuit connecting the rod chamber of the hydraulic cylinder and the bottom chamber via a counter balance valve, the rod chamber side inlet of the short circuit being between the rod chamber and the first check valve And the counter balance valve is opened at least according to the pilot pressure from the rod chamber side.The And a second check valve that allows the flow of pressure oil from the bottom chamber to the rod chamber and prohibits the flow of pressure oil from the rod chamber to the bottom chamber. The above object is achieved by connecting to the rod side pipe line between the rod side port and the first check valve.
[0008]
The counter balance valve is desirably opened according to the pilot pressure from the rod chamber side and the bottom chamber side. A pilot line for supplying pilot pressure oil acting in a direction to close the counter balance valve when the hydraulic cylinder is contracted to the counter balance valve is further provided, and the inlet of the pilot line is connected to the hydraulic pump side rod from the first check valve. You may provide in a side pipe line.
[0009]
FirstThe second check valve may be incorporated in the counter balance valve.
[0010]
Rod side branch pipe extending from the rod side pipe line to communicate the rod chamber of the hydraulic cylinder and the tank, bottom side additional pipe line for communicating the bottom chamber of the hydraulic cylinder with the tank, and the rod side You may further provide the direction switching valve which switches so that either a branch pipe line or a bottom side additional pipe line may be connected with a tank. The directional switching valve communicates the rod side branch line with the tank when the hydraulic cylinder is extended and stopped, shuts off the bottom side additional line from the tank, and when the hydraulic cylinder contracts, the bottom side additional line is connected to the tank. It is desirable to communicate and block the rod side branch pipe from the tank.
[0011]
Further, a sequence valve may be provided in the short circuit on the outlet side of the counter balance valve.
[0012]
  A telescopic clamshell working machine according to the present invention has a multistage telescopic arm attached to a boom provided on a telescopic clamshell working machine body, and a clamshell bucket attached to the tip of the multistage telescopic arm. Claims 1 to6The above-mentioned object is achieved by controlling with the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm described in any of the above.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a hydraulic excavator equipped with a hydraulic circuit of a multistage telescopic arm according to the present invention. FIG. 2 is a side view of a multistage telescopic arm according to an embodiment of the present invention.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the excavator includes a lower traveling body 101, an upper swinging body 102 that is pivotably connected to an upper portion of the lower traveling body 101, and a boom cylinder 110C. A boom 110 that is movably attached, a multistage telescopic arm 120 that is swingably attached to the tip of the boom 110 by an arm cylinder 120C, and that is telescopically driven by a hydraulic cylinder and a wire rope, which will be described later, and a multistage telescopic arm 120 The clamshell bucket 140 is attached to the tip and is driven to open and close by a hydraulic device 141 to perform excavation work. The upper swing body 102 is provided with a cab 103, a machine room 104 that houses an engine, a hydraulic source (not shown), a counterweight 105, and the like.
[0015]
The multistage telescopic arm 120 is a three-stage telescopic arm including an outer arm 120o, a second arm 120s, and an inner arm 120i. The inner arm 120i is inserted in the second arm 120s, and the second arm 120s is inserted in the outer arm 120o so as to be extendable. A clamshell bucket 140 that can be opened and closed via a pin 131 is attached to a pair of brackets 130 attached to the tips of the inner arms 120i. The outer arm 120 o includes a pair of brackets 132 on the side facing the boom 110. The telescopic arm 120 is swingably attached to the boom 110 by inserting the pin 133 into the bracket 132.
[0016]
In the hydraulic cylinder 40 for arm extension / contraction provided in the inner arm 120i, the cylinder tube is supported by the inner arm 120i, and the tip end portion of the cylinder rod is supported by the second arm 120s. The telescopic arm 120 has two support ropes 121 and two push ropes 123 each.
[0017]
The support rope 121 is connected to one end of the outer arm 120o via the equalizer device 125, and is connected to the upper end of the inner arm 120i via a lifting sheave 122 attached to the lower end portion of the second arm 120s. The support rope 121 sends out and pulls up the second arm 120 s according to the expansion and contraction operation of the arm expansion cylinder 40. The pushing rope 123 is connected to one end of the outer arm 120o, and is connected to the upper end of the inner arm 120i via a pushing sheave 124 attached to the upper end portion of the second arm 120s. When the arm expansion / contraction hydraulic cylinder 40 is extended, the push rope 123 is pulled in accordance with the operation of the inner arm 120i, so that the second arm 120s is pushed through the push sheave 124. Thereby, the pushing force of the telescopic arm 120 when pressing the clamshell bucket 140 against the ground can be obtained.
[0018]
As described above, the telescopic clamshell working machine in which the clamshell bucket 140 is attached to the telescopic arm 120 according to the present embodiment is a telescopic arm using the arm expansion / contraction hydraulic cylinder 40 and the wire ropes 121 and 123 in combination. 120 is expanded and contracted.
[0019]
The telescopic clamshell has mainly four work modes as follows.
(1) Load holding: At the time of arm alignment or fine adjustment, the arm is stopped at an arbitrary position to fix the bucket position, and the load (extension cylinder 40, second arm 120s, inner arm 120i, and clamshell bucket 140 Hold its own weight).
(2) Normal expansion / contraction: When the clamshell bucket is empty, the arm is inserted into the vertical hole and extended. After scooping earth and sand into the clamshell bucket, retract the arm and pull up the bucket.
(3) Excavation: After extending the arm, open the clamshell bucket and press the clamshell bucket against the ground by the arm telescopic cylinder force, and scoop up a sufficient amount of earth and sand into the bucket. In addition to pressing by arm telescopic cylinder force, pressing by jackup by boom cylinder force can also be performed.
(4) Pulling out: After excavation, the clamshell bucket may stick to the ground. In this case, the clamshell bucket is pulled away from the ground by the arm telescopic cylinder force or the boom cylinder force, and then lifted.
[0020]
FIG. 3 shows a hydraulic circuit of a multistage telescopic arm according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a hydraulic circuit for a telescopic arm according to the present invention includes a variable displacement main pump 10 driven by an engine (not shown) and a control valve for controlling the flow of pressure oil discharged from the main pump 10. 20, a telescopic arm expansion / contraction cylinder 40 driven by pressure oil controlled by the control valve 20, and a regeneration valve unit 30 for amplifying the telescopic arm expansion / contraction speed. Further, a directional switching valve 14 is provided which is switched by the operation of the operation pedal 21 by the operator and communicates the rod chamber 40 a or the bottom chamber 40 b of the expansion cylinder 40 with the tank 22. In order to prevent an overload state of the expansion / contraction cylinder 40, an overload relief valve 23a is provided between the control valve 20 and the expansion / contraction cylinder 40 to the branch line from the bottom side line 15 and the rod side line 16, respectively. , 23b.
[0021]
The bottom chamber 40b and the tank 22 are communicated with the ports P2 and P3 of the bottom chamber 40b of the arm telescopic cylinder 40 via the bottom piping 15 and the direction switching valve 14 for communication with the control valve 20 on the main body side. Pipe lines 13 are connected to each other. That is, two return circuits are provided for the return pressure oil from the bottom chamber to flow into the tank 22 when the telescopic cylinder 40 is contracted. Further, a contraction rod side conduit 16 communicating with the control valve 20 on the main body side is connected to the port P1 of the rod chamber 40a. When the expansion cylinder 40 is extended or stopped, pressure oil in the rod side pipe 16 (between a check valve 8 and a control valve 20 described later) is supplied to the rod side pipe 16 without passing through the control valve 20. A pipe line 12 is provided for guiding to the pipe. These pipes 12 and 13 are connected to the direction switching valve 14, and one of them is communicated with the tank 22 when the position of the direction switching valve 14 is switched by the operation of the operation pedal 21.
[0022]
The regenerative valve unit 30 is provided in series with the short circuit 31 for communicating the bottom chamber 40b of the expansion cylinder 40 and the rod chamber 40a. The regenerative valve unit 30 is opened in accordance with a predetermined pilot pressure and is opened to the pressure on the rod chamber 40a side. The counter balance valve 3 and the sequence valve 5 that flow oil to the bottom chamber 40b side, and the rod side pipe line 16 on the control valve 20 side from the inlet 33 of the short circuit 31 are provided from the control valve 20 to the rod chamber of the expansion cylinder 40. A check valve 8 that allows inflow of pressure oil to 40a and prevents the reverse, and a pipe line 32 that connects the rod side pipe line 16 and the bottom side pipe line 15 closer to the control valve 20 than the check valve 8; And an overload relief valve 9 provided in the pipe line 32.
[0023]
The counter balance valve 3 and the sequence valve 5 allow the flow of pressure oil from the bottom chamber 40b side to the rod chamber 40a side, and check valve 3b that blocks the flow of pressure oil from the rod chamber 40a side to the bottom chamber 40b side. 5b are incorporated.
[0024]
The check valve 8 allows the flow of pressure oil from the control valve 20 to the rod chamber 40a of the telescopic cylinder 40, and blocks the flow of pressure oil from the rod chamber 40a to the control valve 20. Therefore, the pressure oil discharged from the rod chamber 40 a can surely flow into the short circuit 31.
[0025]
The overload relief valve 9 causes the pressure oil to flow out to the rod side pipe line 16 when the pressure oil pressure in the bottom side pipe line 15 reaches a set pressure.
[0026]
Here, the counter balance valve 3 constituting the regeneration valve unit 30 will be described. The counter balance valve 3 holds a predetermined back pressure in the rod chamber 40a of the telescopic cylinder 40 to prevent the load from dropping (extension of the telescopic arm 120) when the arm is held (stopped). The pressure oil discharged from the rod chamber 40a is sent to the bottom chamber 40b to increase the arm extension speed.
[0027]
The counter balance valve 3 is a combined internal / external pilot counter balance valve that opens not only using the primary side pressure but also using the secondary side pressure. The counter balance valve 3 will be described with reference to FIG. 4 in which the sequence valve 5 is omitted for explanation. The counter balance valve 3 is a pilot pressure that acts on the primary side, that is, the pressure oil in the rod side pipe line 16 to open the valve. Pilot line 1 that leads as a pilot pressure line 2 that leads the pressure oil in the secondary side, that is, the bottom side line 15 as a pilot pressure acting on the valve opening, and the rod side closer to the control valve 20 than the check valve 8 The pilot pressure oil is supplied by the pilot pipe line 6 that guides the pressure oil in the pipe line 16 as a pilot pressure acting on the valve closing. Pressure receiving portion of the counter balance valve 3 to which pilot pressure oil is supplied from the pilot lines 1 and 2 (the side supplied by the pilot line 1 is the rod side and the side supplied by the pilot line 2 is the bottom side) Is larger on the bottom side than on the rod side, and when the pressure on the rod side pipe line 16 is increased, the valve can be opened with a pressure smaller than the pressure on the bottom side pipe line 15. In addition to the above-described pilot pressure, a spring force by a built-in spring acts as a force acting on the valve closing.
[0028]
Here, for example, when the pressure receiving area ratio between the rod side and the bottom side of the counter balance valve 3 is 1: 2, the rod side pressure A1 supplied by the pilot pipe line 1 and the bottom side supplied by the pilot pipe line 2 The relationship between the pressure A2 and the cracking pressure A3 of the counter balance valve 3 is set to be expressed by the following (Equation 1) and (Equation 2). The pressure receiving area ratio between the rod chamber 40a and the bottom chamber 40b of the telescopic cylinder 40 is, for example, 1: 1.98, and the load holding pressure is B.
[Expression 1]
A1 + (2 × A2) = A3 (Formula 1)
[Expression 2]
(1.98 × A1) + B = A2 (Formula 2)
From (Formula 1) and (Formula 2),
[Equation 3]
A2 = (A3-B) /3.98 (Formula 3)
[0029]
When the pressure A2 that satisfies (Equation 3) is established on the bottom chamber 40b side, the counter balance valve 3 is opened. Note that the cracking pressure of the counter balance valve 3 is set higher than the cylinder maximum load holding pressure for safety, and higher than the set pressure of the overload relief valves 23a and 23b for the following reasons.
[0030]
For example, when the expansion / contraction cylinder 40 is contracted to the most contracted length state and pressure is continuously applied to the rod side pipe line 16, the rod chamber 40a rises to the set pressure of the overload relief valve 23b. While the operation pedal 21 continues to be operated to the contraction side, the counter balance valve 3 does not open because the set pressure of the overload relief valve 23b acts on the pilot line 6 as well. However, when the operation pedal 21 is returned to the neutral state from this state, the set pressure of the overload relief valve 23b remains as a residual pressure between the rod chamber 40a of the expansion cylinder 40 and the check valve 8 due to the action of the check valve 8. On the other hand, the rod side pipe line 16 closer to the control valve 20 than the check valve 8 communicates with the tank 22 by the direction switching valve 14 to be in an atmospheric pressure state, and the pilot line 6 is also in an atmospheric pressure state. Therefore, the counter balance valve 3 must resist the residual pressure in the rod chamber 40a of the telescopic cylinder 40 only by the spring force and keep the valve closed state. If the residual pressure in the rod chamber 40a is higher than the spring force, the counter balance valve 3 opens, and the telescopic cylinder 40 extends regardless of the operation of the operation pedal 21.
[0031]
The counter balance valve 3 incorporates a check valve 3b that allows the flow of pressure oil from the bottom side to the rod side. During the pushing operation, a high pressure is generated in the bottom chamber 40b of the telescopic cylinder 40, and the buckling safety factor may be reduced. Accordingly, the check valve 3b causes the pressure oil on the bottom chamber 40b side to flow out to the rod chamber 40a side, and the bottom chamber 40b and the rod chamber 40a are made to have the same pressure, thereby preventing the buckling safety factor from being lowered. By making the bottom chamber 40b and the rod chamber 40a have the same pressure, the thrusts are canceled out, and the cylinder thrust can be suppressed when a pressure lower than the set pressure of the extension-side overload relief valve 9 is generated.
[0032]
Next, the operation of the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to the embodiment of the present invention will be described according to the work mode.
(1) When holding the arm
Since there is no operation of the operation pedal 21 by the operator, the control valve 20 remains in the neutral position, and the flow of pressure oil from the control valve 20 side to the telescopic cylinder side is prevented.
Due to the dead weight of the telescopic cylinder 40, the second arm 120s, the inner arm 120i, and the clamshell bucket 140, a force in the direction of extending the cylinder acts on the telescopic cylinder 40. However, the cracking pressure A3 of the counter balance valve 3 is set to be equal to or higher than the cylinder maximum load holding pressure and does not open, and there is no flow of pressure oil from the rod chamber 40a to the bottom chamber 40b. Furthermore, the check valve 8 prevents pressure oil from flowing from the rod chamber 40a to the control valve 20 side. Therefore, the telescopic arm 120 and the clamshell bucket 140 can be reliably held at arbitrary positions.
[0033]
(2) When the arm is extended
When the operation pedal 21 is operated to the arm extension side by the operator, the control valve 20 is switched to the position (a), and the pressure oil of the main pump 10 passes through the bottom side pipe line 15 for extension and the bottom of the telescopic cylinder 40. It is supplied to the chamber 40b.
The pressure oil from the main pump 10 is also guided to the pilot line 2 through the bottom side line 15. Further, the pressure on the bottom chamber 40 b also increases the pressure on the rod chamber 40 a side, and the pressure oil is guided to the short-circuit line 31 and the pilot line 1. When the above-described relationship of (Equation 3) is satisfied, the counter balance valve 3 is opened. Then, the sequence valve 5 set lower than the set pressure of the counter balance valve 3 is opened. As a result, the pressure oil discharged from the rod chamber 40a of the telescopic cylinder 40 flows into the bottom chamber 40b through the short-circuit line 31 and increases the cylinder extension speed.
[0034]
Here, since the operation pedal 21 is operated to the extension side, the direction switching valve 14 is in the position (a) by the spring force. The pipe line 12 communicates with the tank 22 and allows the pressure oil in the rod side pipe line 16 on the control valve 20 side to flow out of the check valve 8 into the tank 22. For this reason, the pressure of the pilot pressure oil guided to the pilot pipe line 6 is lowered, and only the spring force acts in the direction of closing the counter balance valve 3. As a result, the counter balance valve 3 is easily opened.
[0035]
If the sensitivity of the counter balance valve 3 is too good, even a slight pressure fluctuation may open and close and cause hunting. Therefore, by attaching the sequence valve 5, the sequence valve 5 functions as a throttle and prevents hunting. Further, hunting that occurs at the initial stage of cylinder extension is reduced by providing a throttle 4 in the pilot line 2 to slow the rising speed of the pilot pressure, thereby slowing the opening speed of the counter balance valve 3.
[0036]
(3) When the arm is pushed
As the telescopic arm 120 is extended, the tip of the clamshell bucket 140 contacts the ground. If the operator continues to operate the operation pedal 21 to the extension side or pushes down the boom 110 in order to push the bucket 140 into the ground, the pressure in the bottom chamber 40b may further increase and cause the cylinder to buckle. .
[0037]
Therefore, when the clamshell bucket 140 hits an obstacle such as the ground when the cylinder is extended or the boom is lowered, the pressure oil on the bottom chamber 40b side is caused to flow out to the rod chamber 40a side to prevent the cylinder from buckling. . The pressure oil on the bottom chamber 40 b side flows into the cylinder rod chamber 40 a via the check valve 5 b built in the sequence valve 5 and the check valve 3 b built in the counter balance valve 3. As a result, the rod chamber 40a and the bottom chamber 40b have the same pressure, and their thrusts are offset. That is, if the pressure receiving area ratio between the rod chamber 40a and the bottom chamber 40b is, for example, 1: 1.98, the cylinder thrust can be suppressed to about half of the total thrust due to the pressure on the bottom chamber 40b side, and the cylinder buckling Can be prevented.
[0038]
When the pressure in the bottom chamber 40b further rises and reaches the set pressure of the overload relief valve 9, the overload relief valve 9 opens and the pressure oil flows out to the control valve 20 side. It is led to the tank through the valve 20. At this time, since the operation pedal 21 is operated to the extension side (or in a non-operation state), the direction switching valve 14 is in the position (a). Therefore, the pipe line 12 communicates with the tank 22, and the pressure oil that has flowed to the control valve 20 side through the overload relief valve 9 is also guided to the tank 22 by the pipe line 12 and the direction switching valve 14.
[0039]
(4) When pulling out the arm
To pull out the adsorbed clamshell bucket 140, the telescopic arm 120 or the boom 110 is used. Here, a case where the clamshell bucket 140 is pulled out using the telescopic arm 120 will be described.
[0040]
After pressing the clamshell bucket 140 against the ground and scooping the earth and sand, the operator operates the operation pedal 21 to the contraction side. Thereby, the control valve 20 is switched to the position (b), and the pressure oil discharged from the pump 10 flows into the rod chamber 40a of the telescopic cylinder 40 through the rod side conduit 16 for contraction. While the clamshell bucket 140 is adsorbed to the ground, the telescopic cylinder 40 is not expanded and contracted, so that the region surrounded by the rod chamber 40a, the counter balance valve 3 and the check valve 8 continues to be pressurized.
[0041]
However, when the pressure of the pilot pressure oil in the pilot lines 1 and 2 reaches the set pressure A3 of the counter balance valve 3, the counter balance valve 3 is opened. Along with this, the sequence valve 5 set at a lower set pressure than the counter balance valve 3 is also opened, so that the pressure oil on the rod chamber 40a side flows out to the bottom chamber 40b side through the short circuit 31, The circuit can be protected.
[0042]
(5) When the arm contracts
As in the case of pulling out the arm, when the operation pedal 21 is operated to the contraction side in order to pull up the clamshell bucket 140, the control valve 20 is switched to the position (b), and the pressure oil discharged from the main pump 10 contracts. It flows into the rod chamber 40a side of the telescopic cylinder 40 through the rod side conduit 16 for use. The pressure oil from the pump 10 is also led to the pilot lines 6 and 7 from the pilot line port 34 provided on the control valve 20 side than the check valve 8, and the counter balance valve 3 and the sequence valve 5 are respectively moved together with the spring force. It works so as not to open the valve. Therefore, the pressure oil that has passed through the check valve 8 provided in the rod side pipe line 16 is reliably supplied to the rod chamber 40 a and contracts the telescopic cylinder 40.
[0043]
At this time, since the operation pedal 21 is operated to the contraction side, the pilot pressure oil is also supplied to the direction switching valve 14 through the pipeline 11. By this pilot pressure oil, the direction switching valve 14 is switched to the position (b) against the spring force. The conduit 12 that connects the rod side conduit 16 and the tank 22 is blocked, and the conduit 13 communicates with the tank 22. Therefore, the pressure oil discharged from the bottom chamber 40b when the telescopic cylinder 40 contracts returns to the tank through the conduit 13 and the direction switching valve 14. Further, the pressure oil discharged from the bottom chamber 40 b returns to the tank 22 through the bottom side pipe line 15 and the control valve 20. In this way, by providing the pipeline 13 and the pipeline 15 on the bottom chamber 40b side to make two systems, the flow rate of the return pressure oil flowing out from the bottom chamber 40b to the tank 22 when the expansion cylinder 40 contracts, Back pressure can be reduced. As a result, the speed at which the telescopic cylinder 40 contracts increases.
[0044]
In addition, the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. In the above-described embodiment, the counter balance valve 3 and the sequence valve 5 each have built-in check valves 3b and 5b. However, these may not be built in, and for example, a check valve that allows the flow of pressure oil from the bottom chamber 40b side to the rod chamber 40a side may be provided on the expansion cylinder 40 side of the short circuit 31. Further, the telescopic arm 120 may not have a three-stage configuration as long as it has a plurality of stages.
[0045]
If the counter balance valve 3 can be opened and closed accurately by the pilot pressure oil from the pilot pipelines 1 and 2 and does not cause the hunting phenomenon, it is not necessary to provide the throttle 4 or the sequence valve 5 that functions as a throttle. Good. A drain circuit communicating with the pilot line 6 or the rod side line 16 may be provided in the pilot line 2 to reduce hunting by the counter balance valve 3.
[0046]
As described above, the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to the embodiment of the present invention includes the counter balance valve 3 and the sequence valve in which the return pressure oil from the rod chamber 40a is provided in the short circuit line 31 when the telescopic cylinder 40 is extended. 5 and flows into the bottom chamber 40b, the extension speed of the arm 120 can be increased. Further, since the counter balance valve 3 is an internal / external pilot combined type counter balance valve using the pilot pipelines 1 and 2, the counter balance valve 3 is opened at a relatively low pressure. As a result, since the operating pressure when the telescopic cylinder 40 is extended can be kept low, the flow rate can be increased by joining two pumps, and the extension speed can be further increased.
[0047]
When the arm is pushed in, the return oil from the bottom chamber 40b flows into the rod chamber 40a through the check valves 5b and 3b, and the rod chamber 40a and the bottom chamber 40b of the expansion cylinder 40 are made to have the same pressure. Buckling can be prevented.
[0048]
Furthermore, the return circuit on the bottom chamber 40b side is divided into two systems, and the return oil from the bottom chamber 40b passes through the two pipe lines 13 and 15 to the tank 22, so the influence of the back pressure when the expansion cylinder 40 contracts. And the contraction speed of the arm 120 can be increased.
[0049]
If the counter balance valve 3 and the sequence valve 5 are replaceable cartridge valves, the maintenance performance of the regeneration valve unit 30 can be improved.
[0050]
In the correspondence between the embodiment described above and the claims, the pipe 12 is the rod side branch pipe, the pipe 13 is the bottom side additional pipe, the check valve 8 is the first check valve, and the check valve 3b. , 5b correspond to the second check valves, respectively.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to the present invention is connected from the hydraulic pump side to the rod side pipe line that connects the hydraulic pump that drives the hydraulic cylinder for extending and retracting the multistage telescopic arm and the rod chamber of the hydraulic cylinder. A first check valve that allows the flow of pressure oil to the rod chamber side and prohibits the flow of pressure oil from the rod chamber side to the hydraulic pump side is provided, and the counter balance between the rod chamber and bottom chamber of the hydraulic cylinder is provided. Communication was made by a short circuit provided with a valve. Thus, the pressure oil discharged from the rod chamber when the hydraulic cylinder is extended can surely flow into the bottom chamber without flowing out to the control valve side, and the hydraulic cylinder extension speed can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a hydraulic excavator equipped with a hydraulic circuit of a multistage telescopic arm according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of a multistage telescopic arm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the multistage telescopic arm shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic view of a counter balance valve 3
[Explanation of symbols]
1, 2, 6, 7, 11: Pilot pipeline
3: Counter balance valve
5: Sequence valve
8: Check valve
9: Overload relief valve
14: Directional switching valve
20: Control valve
30: Regenerative valve unit
40: Arm telescopic cylinder
40a: Rod chamber
40b: bottom chamber
101: Lower traveling body
102: Upper swing body
110: Boom
120: Telescopic arm
140: clamshell bucket

Claims (7)

油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、テレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アームを伸縮させる油圧シリンダと、
前記油圧シリンダのロッド室と前記油圧ポンプとを連通するロッド側管路に設けられ、前記油圧ポンプから吐出される圧油が前記ロッド室へ流入することを許容し、前記ロッド室からの圧油が前記油圧ポンプ側に流出することを禁止する第1のチェック弁と、
前記油圧シリンダの前記ロッド室とボトム室とをカウンタバランス弁を介して連通する短絡回路とを備え、
前記短絡回路の前記ロッド室側の入口が、前記ロッド室と前記第1のチェック弁との間の前記ロッド側管路に設けられるとともに、前記カウンタバランス弁は、少なくとも前記ロッド室側からのパイロット圧力に応じて開弁し、
前記ボトム室から前記ロッド室への圧油の流れを許容し、前記ロッド室から前記ボトム室への圧油の流れを禁止する第2のチェック弁をさらに備え、
前記第2のチェック弁の出口側ポートは、前記ロッド側ポートと前記第1のチェック弁との間の前記ロッド側管路に接続されることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
A hydraulic cylinder driven by pressure oil discharged from a hydraulic pump and extending and retracting a multistage telescopic arm of a telescopic clamshell;
Pressure oil provided in a rod side conduit that communicates the rod chamber of the hydraulic cylinder and the hydraulic pump, allowing pressure oil discharged from the hydraulic pump to flow into the rod chamber, and from the rod chamber A first check valve that prohibits the oil from flowing out to the hydraulic pump side;
A short circuit that communicates the rod chamber and the bottom chamber of the hydraulic cylinder via a counterbalance valve;
An inlet on the rod chamber side of the short circuit is provided in the rod side pipe line between the rod chamber and the first check valve, and the counter balance valve is at least a pilot from the rod chamber side. Open according to pressure ,
A second check valve that allows the flow of pressure oil from the bottom chamber to the rod chamber and prohibits the flow of pressure oil from the rod chamber to the bottom chamber;
The outlet side port of the second check valve, the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm to which is connected to the rod side conduit wherein Rukoto between said rod-side port of the first check valve.
請求項1に記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記カウンタバランス弁は、前記ロッド室側および前記ボトム室側からのパイロット圧力に応じて開弁することを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
In the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to claim 1,
The hydraulic circuit of a multistage telescopic arm, wherein the counter balance valve opens in response to pilot pressure from the rod chamber side and the bottom chamber side.
請求項1に記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記油圧シリンダの収縮時に前記カウンタバランス弁を閉じる方向に作用するパイロット圧油を前記カウンタバランス弁に供給するパイロット管路をさらに備え、
前記パイロット管路の入口を、前記第1のチェック弁よりも前記油圧ポンプ側の前記ロッド側管路に設けたことを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
In the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to claim 1,
A pilot line for supplying the counter balance valve with pilot pressure oil acting in a direction to close the counter balance valve when the hydraulic cylinder is contracted;
A hydraulic circuit for a multistage telescopic arm, wherein an inlet of the pilot pipeline is provided in the rod side pipeline closer to the hydraulic pump than the first check valve.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記第2のチェック弁は、前記カウンタバランス弁に内蔵されることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
In the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to any one of claims 1 to 3,
The hydraulic circuit of the multistage telescopic arm, wherein the second check valve is built in the counter balance valve .
請求項1から請求項4のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記油圧シリンダの前記ロッド室とタンクとを連通するために前記ロッド側管路から延設されたロッド側分岐管路と、
前記油圧シリンダの前記ボトム室を前記タンクと連通するためのボトム側追加管路と、
前記ロッド側分岐管路と前記ボトム側追加管路のうちいずれかを前記タンクと連通するよう切り換える方向切換弁とをさらに備え、
前記方向切換弁は、前記油圧シリンダの伸長時および停止時には前記ロッド側分岐管路を前記タンクと連通し、前記ボトム側追加管路を前記タンクから遮断し、前記油圧シリンダの収縮時には前記ボトム側追加管路を前記タンクと連通し、前記ロッド側分岐管路を前記タンクから遮断することを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
In the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to any one of claims 1 to 4 ,
A rod side branch pipe extending from the rod side pipe to communicate the rod chamber of the hydraulic cylinder and the tank;
A bottom-side additional conduit for communicating the bottom chamber of the hydraulic cylinder with the tank;
A directional switching valve that switches either one of the rod side branch pipe and the bottom side additional pipe to communicate with the tank;
The direction switching valve communicates the rod-side branch conduit with the tank when the hydraulic cylinder is extended and stopped, and shuts off the bottom-side additional conduit from the tank, and when the hydraulic cylinder is contracted, the bottom side additional conduit through the tank and communicating, the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm the rod-side branch line, characterized that you cut off from the tank.
請求項に記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記カウンタバランス弁の出口側の前記短絡回路に、シーケンス弁を設けることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
In the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to claim 1 ,
It said counter to said short circuit on the outlet side of the balance valve, the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm, characterized in Rukoto provided sequence valve.
請求項1から請求項6のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路を搭載したテレスコピック式クラムシェル作業機本体に設けられたブームに、前記多段伸縮アームを取り付け、その多段伸縮アームの先端にクラムシェルバケットを取り付けたことを特徴とするテレスコピック式クラムシェル作業機The multistage telescopic arm is attached to a boom provided on a telescopic clamshell work machine body on which the hydraulic circuit of the multistage telescopic arm according to any one of claims 1 to 6 is mounted, and is attached to a tip of the multistage telescopic arm. A telescopic clamshell working machine with a clamshell bucket attached .
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